6. Bluetooth

Das Hauptziel war damals (und ist es heute auch noch) eine Übertragung, die möglichst sparsam stattfinden muss, denn die Leistungsaufnahme sowie die Rechenleistung sollte möglichst gering sein. Für die ersten Bluetooth-Anwendungen reichte das damals, eine möglichst hochwertige Musikübertragung war zunächst nicht das Hauptziel der drahtlosen Übertragungstechnik in der ersten Generation.

Und so lesen wir in den technischen Angaben der Hersteller unterschiedliche Bluetooth-Begriffe, wie beispielsweise „Bluetooth-Version 5.0“ oder Abkürzungen wie „A2DP“ und “aptX“. Das zeigt: Bluetooth ist kein starrer Standard, er wird von der Bluetooth Special Interest Group (SIG) stetig weiterentwickelt. Inzwischen gibt es Bluetooth in der Version 5.1 und wurde beispielsweise um neue Funktionen zum Navigieren erweitert, aber auch die Übertragungsraten und -weiten werden von Version zur Version aufgebohrt.

Bluetooth-Profile

Zur Übertragung von Audio wurde Bluetooth zunächst nur in Verbindung mit Headsets verwendet. Sogenannte „Profile“ regeln die stark in ihrem Frequenzgang einschränkten Audio-Streams: „HSP“ bedeutet „Headset Profile“, und kümmert sich um grundlegende Funktionen, die für eine reibungslose Kommunikation zwischen Headset und Device wichtig sind. Das Profil „HFP“ (für „Hands free Profile“) ist leicht aufgebohrt und definiert die reibungslose Zusammenarbeit zwischen Mobiltelefon und über eine im Auto installierte Freisprecheinrichtung.
Das Profil „A2DP“ („Advanced Audio Distribution Profile“) ermöglicht erst die Übertragung von zwei unterschiedlichen Kanälen, also Stereo, mit einer erheblich besseren Codierung als „HSP“ und „HFP“. Das „Audio/Video Remote Control Profile“, kurz „AVRCP“, ist nur für die Steuerung zuständig: Es sendet Befehle wie „Play“, „Pause“ oder „Skip Title“ vom Kopfhörer an das Smartphone.
Besonders wichtig zu wissen: Profile müssen von beiden Seiten unterstützt werden, also vom Kopfhörer (Empfänger) als auch vom Zuspieler (Smartphone, Mixer, etc.). Profile bringen vereinfacht gesagt alle beteiligten technischen Geräte an einen Tisch, damit sie nach den gleichen Regeln spielen.

Bluetooth-Klassen

Zwar hängt die tatsächlich erzielbare Reichweite bei Bluetooth-Verbindungen von vielen Faktoren ab (Bauform, Umgebung, etc.), generell kann man diese (Reichweite) aber in drei Klassen einteilen: Klasse 1 sendet mit maximal 100 Milliwatt und schafft im Freien bis zu 100 Meter Reichweite. Klasse 2 arbeitet nur mit 2,5 Milliwatt, seine Reichweite beträgt im Freifeld bis zu 50 Meter unter Idealbedingungen, 10 Meter sind aber weitaus realistischer. Klasse 3 ist die stromsparendste Variante: Hier wird nur 1 Milliwatt benötigt, dafür reicht es aber nur für wenige Meter (bis zu 10 Meter bei Sichtkontakt). Generell ist weniger wünschenswerter, da das die Batterien des Senders (falls vorhanden) und die des Empfängers schont.

Bluetooth-Codecs

Codecs kümmern sich um die Komprimierung von Audiosignalen. Die digitalen Signale werden in verschiedene Frequenzbänder aufgeteilt, und diese werden dann abhängig von ihren Signalpegeln codiert. Das erinnert an die Codierung von MP3s und auch hier ist das Codieren immer verlustbehaftet, manchmal auch so stark, dass man dies auch hört. Und hier gilt: Beide Seiten, Sender und Empfänger, müssen den Codec unterstützen.

SBC

SBC, auch „Low Complexity Subband Codec“ genannt, ist Teil des Bluetooth-Profils „A2DP“ (siehe oben). Seine (verlustbehaftete) Komprimierung stellt vergleichsweise geringe Anforderungen an die Hardware und braucht daher nur wenig Rechenleistung. Die Verwendung des Codes SBC ist lizenzfrei, daher findet er häufig Verwendung und wird quasi als Fallback verwendet, falls der Sender oder Empfänger keine höherwertigen Codecs anbietet. Die Sound-Qualität ist, wenn hohe Bitraten geliefert werden, gut, verliert aber schnell an Qualität, wenn der Empfänger schwach ist oder Hindernisse (z.B. Mauern, Luft, Entfernung) zwischen Sender und Empfänger liegen. Die maximale Samplerate des SBC-Codecs beträgt 48 kHz (meist wird aber nur 44,1 kHz genutzt), bei 16 Bit und bei einer Datenrate von max. 345 kb/s.

aptX

Dieser Codec ist nicht kostenfrei, wenn ein Hersteller es in seinen Geräten benutzen will, muss er Lizenzgebühren an den Hersteller Qualcomm zahlen. Der Vorteil des Codecs ist seine fixe Bitrate von 354 kbit/s, eine bessere Komprimierungsleistung (also eine niedrigere Kompressionsrate) und eine daraus resultierende bessere Klangqualität. Dies setzt aber zwingend voraus, dass sämtliche Geräte, die im Spiel sind, den Bluetooth-Zusatzstandard EDR – „Enhanced Data Rate“ beherrschen, der eine Bitrate von bis zu 2,1 Mbit/s bietet. Eigentlich alle Kopfhörer beherrschen EDR, ein Blick auf die technischen Daten oder die Anfrage an den Hersteller sollte Ihnen da Klarheit verschaffen.
Qualitativ hochwertiger wird es mit dem Anhängsel „HD“. Mit einer Abtastrate von 48 kHz und einer Auflösung von 24 Bit liegt die Qualität theoretisch über der der CD. Zusätzlich gibt es ein geringeres Aussetzer-Risiko. Aber: Smartphones und Kopfhörer mit aptX HD sind immer noch recht selten.

Qualcomm entwickelt seine aptX-Codecs ständig weiter und inzwischen gibt es einige Varianten, die alle auf gewisse Anwendungsgebiete zugeschnitten sind. Die Low-Latency-Variante (aptX LL) soll bei zeitkritischen Anwendungen wie Spiele oder Filme für eine perfekte Synchronität zwischen Bild und Ton sorgen. “aptX Live“ adressiert vor allem Live-Anwendungen auf der Bühne, die bei einem Zusammenspiel von kabellosen Mikrofonen und Kopfhörern auf extrem niedrige Latenzzeiten angewiesen sind.
Erst im Herbst 2018 hat Qualcomm den neuen Codec „aptX Adaptive“ vorgestellt und dieser zeichnet sich durch seine automatische Anpassung von Kompressionsraten aus, wenn unterschiedliche Anwendungsfälle vorliegen. Da die Audioübertragung bei Telefonaten weniger zeitkritisch ist als beim mobilen Gaming oder Filme streamen, kann aptX Adaptive selbstständig die optimale Kodierung vornehmen.

AAC – Advanced Audio Coding

Entwickelt wurde dieser Codec von der Motion Picture Experts Group (MPEG) und soll der hochwertige Nachfolger von MP3 sein, da genauere Fehlerbehebungs- und effizientere Codierungsalgorithmen das Audiomaterial besser komprimieren. Auch hier werden Lizenzgebühren fällig, dafür unterstützt AAC sogar bis zu 48 Spuren, was ihn für Surround-Anwendungen einsetzbar macht. Apple setzt beispielsweise auf AAC bei ihren mobilen Endgeräten, während ihre Computer aptX unterstützen.

LDAC

Sony hat mit dem LDAC eine Technologie entwickelt, die mit einer maximalen Übertragungsrate von 990 kBit/s High-Res-
Audio-Inhalte übertragen kann. Eine Tiefe von 24 Bit und eine Sampling-Rate von 96 kHz reizt aktuell das technisch Machbare aus, leider findet sich dieser Codec aktuell fast nur in Sony-Produkten.

Samsung UHQ-BT

Auch Samsung bietet mit dem UHQ-BT-Codec einen Algorithmus an, der wie Sony bis zu 24 Bit und 96 kHz unterstützt. Weit verbreitet ist UHQ-BT allerdings nicht.